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Robots "DNA Origami" se dirigen a las células cancerosas

Usando una técnica llamada "origami de ADN", los científicos de los Estados Unidos han creado nanorobots programables que transportan moléculas que pueden buscar objetivos específicos de células y entregar instrucciones específicas para que los sigan. Un ejemplo de tal uso podría ser decirle a las células cancerosas que se destruyan a sí mismas. Los investigadores escriben sobre sus hallazgos en la edición en línea del viernes de Ciencia.
Los nanorobots programables transportan cargas de moléculas que se liberan cuando los aptámeros (moléculas peptídicas que se unen a un objetivo específico) en su estructura se unen a proteínas específicas en la superficie de las células diana.
Investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Biológica Inspirada en la Universidad de Harvard modelaron la tecnología de los glóbulos blancos del sistema inmune que patrullan el torrente sanguíneo, buscando signos de problemas. Esperan que algún día se use para programar respuestas inmunes para tratar enfermedades.
El método de origami de ADN es uno que pliega cadenas de ADN en formas tridimensionales complejas.
Este último estudio se considera un gran avance porque reúne avances recientes en origami de ADN que han sido pioneros en centros de investigación de todo el mundo, no solo en el Instituto Wyss, para tratar de enfrentar el desafío de cómo matar células cancerosas de forma altamente selectiva. camino.
El primer autor, el Dr. Shawn Douglas, un Wyss Technology Development Fellow cuando trabajó en el estudio, y sus colegas, idearon su robot de tamaño nanométrico en la forma de un barril abierto hecho de dos mitades unidas por una bisagra. (Douglas es ahora Profesor Asistente en la Facultad de Ciencias de la Vida y el Nano-Centro en la Universidad Bar-Ilan en Israel).
Las dos mitades se mantienen cerradas por cierres de ADN especiales que responden a objetivos particulares al permitir que las dos mitades se abran y expongan su carga útil.
Los objetivos a los que responden los pestillos son combinaciones particulares de proteínas de la superficie celular: por ejemplo, estos podrían ser marcadores de enfermedad.
El barril de ADN puede contener varias cargas útiles. Los ejemplos incluyen moléculas con instrucciones específicas a las que responden los receptores en las superficies celulares, lo que provoca que cambien las señales que envían a las células.
Los investigadores demostraron la tecnología en células de dos tipos de cáncer: leucemia y linfoma. El mensaje codificado en la carga útil era activar el interruptor de suicidio de las células. Esto desencadena una característica estándar de todas las células, llamada apoptosis, que permite eliminar células envejecidas o anormales.
Las células de leucemia y linfoma no hablan el mismo idioma, por lo que las instrucciones desencadenantes del suicidio deben codificarse en diferentes combinaciones de anticuerpos.
El autor principal, el Dr. George Church, miembro de la facultad de Wyss y profesor de Genética en la Escuela de Medicina de Harvard, dijo a la prensa:
"Finalmente podemos integrar las funciones de detección y de cálculo lógico a través de nanoestructuras complejas pero predecibles, algunos de los primeros híbridos de ADN estructural, anticuerpos, aptámeros y clústeres atómicos de metal, dirigidos a la identificación útil, muy específica de cánceres humanos y T- Células."
La versatilidad de la tecnología emula la de los glóbulos blancos que tienen la capacidad de detectar toda una gama de señales de sufrimiento celular, se unen a las células y luego transmiten las instrucciones de autodestrucción apropiadas en el lenguaje de ese tipo de célula.
El ADN nanorobot utiliza componentes modulares para lograr un rango similar de versatilidad: diferentes bisagras, diferentes cargas útiles moleculares. Estos se pueden conectar y desconectar del "chasis" subyacente, como intercambiar varios motores y neumáticos dentro y fuera de los automóviles.
Tal sistema debería tener el potencial de tratar una variedad de enfermedades. La nanotecnología del ADN es ampliamente reconocida como una forma potencial de administrar fármacos y señales moleculares: otra ventaja es que es biodegradable.
Pero existen desafíos considerables en la forma de programar esta pequeña máquina, sin importar cómo hacer la estructura correcta, luego hacer que se abra y se cierre, luego volver a abrir, insertar, transportar y entregar la carga útil.
El estudio representa un gran paso adelante en el cumplimiento de estos desafíos porque se combinaron tres elementos nuevos por primera vez. Una de ellas es porque el barril de ADN no tiene tapas, las cargas se pueden insertar desde un lado en un solo paso: no hay necesidad de abrir y luego cerrar el barril.
El segundo elemento nuevo es que este sistema utiliza pestillos que responden a proteínas (no ADN o ARN como otros sistemas), que se encuentran comúnmente en las superficies celulares. Y el tercer elemento nuevo es que utiliza fragmentos de anticuerpos para enviar las señales moleculares, por lo que mediante el uso de diferentes combinaciones de estos, diferentes tipos de respuestas inmunes se pueden replicar para atacar enfermedades específicas.
Escrito por Catharine Paddock PhD

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